Способ определения усталостных раз-рушающих напряжений

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ТОРСКО СВИДЕТЕЛЬСТВУ5 25-2 1 В 11/1 с присоединением вки М -двуетеанньй квинта СССР 23) Приоритет Опубликован аеяам яэавретен и етнрмтнй15,01.81. Ьвллетеиь К 531.781 8.8) Дата опубликования описании 15 01 81) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕН РАЗРУШАЮЩИХ НАПР тносится к оптическим.я деформации твердых Изобретениетодам иэмере ск ность определения уровня разрушаюлостного напряжения, связанная с услдопущения о постоянстве максимальжений долома.Наиболее близок к изобретению ло технической сущности способ определения усталостныхразрушающих напряжений, заключающийся втом, что на поверхности разрушения в зонерегулярного бороэдчатого рельефа измеряютшаг бороздок на разном удалении от очага разрушения в направлении, перпендикулярном фрон.ту развития разрушения, по которому с помощьюопределения точки на заранее полученной завнси.мости в координатах "щаг бороэдок в очагеразрушения - напряжение", использующейся вкачестве эталонной для данной марки материала,соответствующей значению шага бороздок, измеренному в очаге разрушения исследуемой деталэ,судят об усталостных разрушающих напряже.пнях 2),Недостато о спнизкой точи анно тел.Иэвразрушв алостных щийся в вырезают хи попа злома счит яжения в моин, рас. несколько пряже ниям постоянными макмент долома у обчетным путем опшей нагрузки 6 М де ба двля 20 Недостатк ограниченностособа в сравнительно й с тем, что, вышеукак данног ости, связ связанная тен способ определения у ющих напряжений, эаключа из разрушившейся детали образцов, испытывают и долома и геометрии и симальные напр раэцов одной сер ределяют уровеньонапряжение долома - константаматериала;моменты сопротивления сеченияв начале нагружения и в моментдолома соответственно, опреемые по геометрии изломаами данного способа являютсяь его практического применения,необходимостью вырезания нельких образцов иэ детали, что нательно и возможно, а также ни796657занная зависимость используется как эталоннаядля данной марки материала, следовательно онаможет быть применена для оценки усталостныхразрушающих напряжений только в деталях тойже или близкой геометрии и размеров с образцами, для которых она была построена и способ приложения нагрузки к которым совпадаетсо способом приложения нагрузки к указаннымобразцам, а также с тем, что нет возможностиоценить напряжения до возникновения трещины,которые, собственно, и приводят к образованиюи развитию усталостного разрушения. Крометого, состояние излома исследуемой детали вочаге разрушения должно производить обмершага бороздок в очаге разрушения с требуемойточностью, что на изломе, образовавшемся вусловиях эксплуатации, далеко не всегдавозможно.Цель изобретения - повышение точностиизмерений,20Поставленная цель достигается тем, что до.полнительно измеряют шаг бороздок на разномудалении от очага разрушения в другом направлении, определяют длину участка,равноускоренного роста шага бороздок, а величину на.,1 Х 4 О г сне")"( ь; и р мм Р ) ЭО где с, т, и - определяемые экспериментальнодля каждого материала приразличных условиях нагружениякоэффициенты;Ь - щаг бороздок;351 - величина удаления точки измерения шага бороздок от очага раз.рушения;Ь - начальный шаг бороздок, опре.оделяемый точкой пересечения 40двух прямых в координатахЬ.1, построенных по резуль.татам измерения шага бороздокв указанных выше направлениях;Я - длина участка равноускоренного 45роста шага бороздок.На фиг. 1 показана поверхность излома разрушенной детали и направления, в которых про. изводилось измерение шага бороздок; на фиг. 2 - электронная фрактограмма с участка поверхности разрушения той же детали, представляющая собой картину рельефа с усталост. ными бороздками (стрелками выделен шаг бороздок); на фиг. 3 - зависимости в коорди 1 еатах,1 д Ь - 1, построенных в направлении, пер. пендикулярном фронту развития разрушения (1) и в направлении под углом 45 к первому (2), точка их пересечения соответствует значению начального шага бороздок - Ьо, на 4на фиг. 4 - схема, показывающая выбор гра.ничных условий для определения длины фучастка равноускоренного роста шага усталостных бороздок; на фиг, 5 - зависимостькоэффициента интенсивности напряжений, харак.теризующего напряженное состояние у вершинытрещины в конце участка равноускоренногороста шага бороздок (к ), от длины этогоФучасткаф)на фиг. 6 - зависимость коэффициента интенсивности напряжений, характери.зующего напряженное состояние у вершинытрещины в начале участка равноускоренногороста шага бороздок (ко), от значений на.чального шага бороздок (Ь), соответству.ющих различным условиям нагружения.Способ определения усталостных разрушающих напряжений реализуется следующим образом,На поверхности разрушения исследуемойдетали выбираютСя направления измеренияшага бороздок (одно - перпендикулярнофронту разрушения, второе - под углом кпервому) и производятся его измерения вуказанных направлениях. По результатамизмерений вычисляется усталостное разрушаю.щее напряжение,Формула для расчета напряжений можетбыть получена следующим образом.По результатам измерений шага бороздокстроятся зависимости в координатахд Ь Для построения этих зависимостей использу- .ются значения коэффициентов уравненияЬ=Ас вегде г, - длина зоны с бороздчатым рельефом(6=3. - 0,02 мм);А, В - постоянные коэффициенты;е - основание натуральных логарифмов,описывающего закон изменения шагабороздок по длине трещины 1Для определения коэффициентов А и Вприменяется среднеарифметический способ обработки экспериментальных данных, для которо.го справедливы следующие соотношения:Я Здвеее,. з,ел- А ечь,=оВ СВЕе С 3/,ЕД-Л; Е=О, Л)фтф 1где Я - общее число измерений шага бороздок Ьна различном удалении г,1 от начала зоны бороздчатого рельефа,Преобразованием уравнения (1) можнополучитьр 3)1= ВЕдЕ796657где Ь, - текущее значение второй производ 2нойаеОтсюда длина Г, участка равноускоренногороста шага бороэдок определяется формулой 5еЪ."-еАЬЕ"= Е 1 1 м Жьеедъ1 Огде Ь - значениеф36 э-, соответствуюшее концу участка равноускоренного росташага бороздокЪ =Ь/р ОЬЬ ГММ 3. , 15Выражение (5) представляет собой эмпирическую зависимость, обуславливающую одинаковые для разных величии нагрузок и способових прприложения граничные условия на определе 20ние величины 7, где. ЬЬ - минимальноегарантированное отклонение от значенияЬ = соиат. В практике указанная величина сос.1 атавляет ЬЬ = 1,10 мм,Зависимости, показанные на фиг. 5, получают экспериментально путем разрушения какминимум трех серий образцов (не менее двухобразцов в каждой), испытанных при различ.ных способах приложения переменных нагрузок и различных для образцов одной серииуровнях приложенного напряжения,я, Указанные ЗОзависимости описываются выражением(гс(йбф) фк 1 кг/вм 1,(6)где С - константа материала.35Для построения зависимости, показаннои нафиг. 6, используются значения Ко, снятые сграфика, приведенного на фиг, 5, и значенияЬ, определенные соответственно для каждойсерии образцов путем выявления точки пересе.чения прямых в координатах 1 д Ь.; построен.иых для различных уровней приложенного налряжения. Указанная зависимость описываетсявыражениемКО+Е(Ъ"10 ) /ММ 30) 45где п, т - константы материала.Постановка выражения (7) в выражение(6) с последующей постановкой последнегов известное соотношение механики разрушенияк"ГЧЕ"где о - среднее приложенное напряжение,дает искомую формулу для разруша.ющего напряжения(ле")"( Ъ, о-) ЛР бПрименение изобретения повышает точность измерения усталостных разрушающих напряжений за счет того, что зависимости, на основании которых определяется усталостное разрушающее напряжение, учитывают различные конфигурации и способы нагруження деталей. Формула изобретения Способ определения усталостных разрушаю. щих напряжений, заключающийся в том, что на поверхности разрушения в зоне регулярного бороэдчатого рельефа измеряют щаг бороздок на разном удалении от очага разрушения в направлении, перпендикулярном фронту развития разрушения, по которому судят об усталостных разрушающих напряжениях, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью ловы. шения точности измерений, дополнительно измеряют шаг бороздок на разном удалении от очага разрушения в другом направлении, определяют длину участка равноускоренного роста шага бороздок, а величину напряжения определяют по формуле: где С,в, и - определяемые экспериментальнодля каждого материала при различных условиях нагружения коэффициенты;Ь - шаг бороэдок;- величина удаления точки иэмере.ния шага бороэдок от очагаразрушения;Ь - начальный шаг бороздок, опредеоляемый точкой пересечения двухпрямых в координатах д Ь.,построенных по результатам измерения шага бороздок в укаэанных выше направлениях;ь - длина участка равноускоренногофроста шага бороздок.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Бесман А. И. Исследование усталостныхизломов углеродистых сталей в связи с условиями нагружения. Автореф. дис. на соиск,учен.степени канд. техн. наук. М., ЦНИИГмаш, 1971,с. 8 - 9.2. Жегина И. П. Фрактографнческие особен.ности алюминиевых сплавов в связи с их спо.собностью к торможению разрушения. Автореф,дис. на соиск, учен. степени канд. техн. наук,М., ВИМА, 1975, с. 17 - 8 прототип).Ю. Макаренко Вдакто челны 651 Закаэ 9757 тент", г, ужгород, ул, Прое ВНИИПИ Государстве по делам изобретеии113035, Москва, Ж.З 5,го комитета и открытий ушскаа наб ПодписиСССР